Towards mode shape independent nanoelectromechanical mass spectrometry under atmospheric conditions

Nanoelektromekanik sistemler, küçük ayak izleri ve üstün kütle hassasiyetleri sayesinde kütle algılama uygulamalarında kullanılmaktadırlar ve diğer birçok teknikle ulaşılamayan (>10 MDa) kütleleri hedeflerken, kDa aralığındaki kütleleri de ölçebilirler. Son zamanlarda, bu sensörler, her ikisi de NEMS-MS alanında önemli zorluklar olan yakalama verimliliklerini artıran ve sistem maliyetini azaltan bir polimerik odaklama merceği entegre edilerek atmosfer koşulları altında konuşlandırıldı. Bununla birlikte, atmosfer koşulları altında konuşlandırıldıklarında, vakumdaki mod şekillerini izleyen simetrik yer değiştirme profillerinin aksine, bu sensörlerin yer değiştirme profilleri, enerji tüketen etkiler nedeniyle ortama bağımlı hale gelir. Parçacık inişiyle frekans kayması iniş konumuna bağlı olduğundan, ilgili denklemlerdeki düzeltmeler, özellikle sensörün kalite faktörü düşük olduğunda analizi daha doğru hale getirir. Bu nedenle, atmosfer koşulları altında tek mod kütle algılaması sağlayan cihazlar, düzeltme ihtiyacını ortadan kaldırır ve mod şeklinden bağımsız kütle algılama sağlar. Burada, bir iniş parçacığının kütlesini hesaplarken konum bağımlılığını ortadan kaldıran, mod şekillerinde tekdüze bölgelere sahip cihazlar öneriyoruz. Tekdüze mod şekilleri, parçacıkların iniş konumları ve frekans kaymaları dikkate alınarak 200 nm floresan polistiren nanoparçacıklar kullanılarak deneylerle ve simülasyonlarla analiz edildi ve doğrulandı. Mod şeklinin tekdüzeliğini doğruladıktan sonra, 40 nm altın nanoparçacık kütle algılama deneyleri yapıldı. Bu nedenle, önerilen cihazlar atmosfer koşulları altında mod şeklinden bağımsız kütle algılaması yapmamızı sağladı.